DE3715325A1 - METHOD FOR PRODUCING SLIDING SURFACES ON PARTS OF VEHICLE ENGINES - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING SLIDING SURFACES ON PARTS OF VEHICLE ENGINES

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DE3715325A1 DE19873715325 DE3715325A DE3715325A1 DE 3715325 A1 DE3715325 A1 DE 3715325A1 DE 19873715325 DE19873715325 DE 19873715325 DE 3715325 A DE3715325 A DE 3715325A DE 3715325 A1 DE3715325 A1 DE 3715325A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gleitflächen auf Teilen von Fahrzeugmotoren, die einer schwingungsüberlagerten Metall/Metall-Reibung ausge­ setzt sind.The invention relates to a method for producing Sliding surfaces on parts of vehicle engines, the one vibration-superimposed metal / metal friction sets are.

Das Beschichten von Fahrzeugmotoren mittels Hartlegie­ rungen erfolgt üblicherweise durch Plasmaspritzen oder durch Flammspritzen. Diese Beschichtungen haben relativ geringe Standzeiten dann, wenn sie starken Schwingungs­ belastungen ausgesetzt sind; diese führen zu Rißbil­ dungen oder zum Abplatzen der Schicht. Versuche mit ein­ gelegten und gesinterten Schichten führten nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Beim sogenannten MIP-Verfahren entstehen beispielsweise so hohe Kosten, daß die Anwen­ dung praktisch ohne Bedeutung bleibt.Coating vehicle engines using hard alloy is usually done by plasma spraying or by flame spraying. These coatings have relative short downtimes if they have strong vibrations are exposed to stress; these lead to Rißbil or to flake off the layer. Try with one laid and sintered layers did not lead to the desired results. With the so-called MIP process arise so high costs, for example, that the users practically irrelevant.

Angesichts dieser Gegebenheit hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so weiterzuentwickeln, daß trotz günstiger Kosten sehr haltbare und feste Gleitflächen mit langen Standzeiten entstehen.In view of this, the inventor did it The goal is to establish a procedure of the type mentioned at the beginning to develop so much that despite the low costs durable and solid sliding surfaces with long service life arise.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß auf das Teil eine Schicht aus einer Hartlegierung mit Elementen der Gruppe 8, Periode 4 des Periodensystems mit einer Schichtstärke von 0,1-3,0 mm aufgetragen und anschließend mit einem Hochenergiestrahl geschmolzen wird. Versuche haben er­ geben, daß statt der Elemente der Gruppe 8 auch Refraktor­ metalle der Gruppe 6 eingesetzt zu werden vermögen. To solve this problem that leads to a part Layer of hard alloy with elements of group 8, Period 4 of the periodic table with a layer thickness of 0.1-3.0 mm and then with a High energy beam is melted. He has attempts give that instead of the elements of group 8 also refractor Group 6 metals can be used.  

Beide erfindungsgemäßen Lösungen können noch dadurch ver­ bessert werden, daß Hartstoffe oder Hartmetall-Vorstoffe in die Hartlegierung eingebaut werden.Both solutions according to the invention can still ver be improved that hard materials or hard metal precursors be built into the hard alloy.

Das Aufbringen der Schicht erfolgt mit an sich bekannten Verfahren, beispielsweise durch thermisches Spritzen oder das Auftragen einer Paste und wird erfindungsgemäß ergänzt durch das Einschmelzen mit einem Hochenergiestrahl, vor­ nehmlich mit einem Laserstrahl.The layer is applied in a manner known per se Process, for example by thermal spraying or applying a paste and is supplemented according to the invention by melting with a high energy beam with a laser beam.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird während die­ ses Einschmelzvorganges die Schicht durch ein gasförmiges Medium rasch abgekühlt.According to a further feature of the invention, during the ses melting the layer through a gaseous Medium cooled quickly.

Eine besonders günstige Art der Zuführung des Metallpul­ vers zu der zu beschichtenden Fläche ist dadurch möglich, daß der Laserstrahl selbst als Transportmittel für das Metallpulver verwendet werden kann. Es erübrigt sich da­ mit der erste Verfahrensschritt des Flammspritzens oder Auftragens einer Paste. A particularly inexpensive way of feeding the metal pulp verse to the surface to be coated is possible that the laser beam itself as a means of transport for Metal powder can be used. There is no need with the first process step of flame spraying or Applying a paste.  

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Beispielen.Further advantages, features and details of the invention result from the examples described below.

Beispiel 1example 1

Die Gleitfläche einer Nockenwelle sollte mit einer ver­ schleißfesten Schicht durch thermisches Spritzen mit nach­ träglichem Einschmelzen mit einem Laser beschichtet werden.The sliding surface of a camshaft should be ver wear-resistant layer by thermal spraying with after slow melting can be coated with a laser.

Als Beschichtungswerkstoff wurde ein pulverförmiger Werk­ stoff verwendet aus einem Gemisch von 50% Matrixlegierung mit der Zusammensetzung Cr 10-16%, C 0,4-0,9%, B 1,5 -3,5%, Si z-4%, Fe 1-4% Rest Ni. Aus Hartstoff wurden 50% Wolframkarbid mit 10-15% Co eingesetzt.A powdery plant was used as the coating material fabric used from a mixture of 50% matrix alloy with the composition Cr 10-16%, C 0.4-0.9%, B 1.5 -3.5%, Si z-4%, Fe 1-4% balance Ni. Made of hard material 50% tungsten carbide with 10-15% Co used.

Auf das durch Strahlen vorbereitete Werkstück wurde mit einem autogenen Flammspritzbrenner eine 1,5 mm dicke Schicht aufgespritzt und diese nachfolgend mit einem 5 kW-Laser an einer Drehvorrichtung eingeschmolzen. Die Parameter für den Einschmelzvorgang waren folgende:On the workpiece prepared by blasting was used an autogenous flame spray burner a 1.5 mm thick layer sprayed on and then with a 5 kW laser melted down on a rotating device. The parameters for the melting process was as follows:

  • - entfokussierter Strahldurchmesser 3,0 mm,- defocused beam diameter 3.0 mm,
  • - Drehgeschwindigkeit 400 mm/min,- rotation speed 400 mm / min,
  • - Überlappung der Naht 25%.- 25% overlap of the seam.

Die eingeschmolzene Schicht wurde anschließend durch Schlei­ fen bearbeitet.The melted layer was then cut through fen edited.

Bei den Versuchen mit der eingebauten Nockenwelle wurde eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Verschleiß unter Schwingungsbelastung festgestellt. During the tests with the built-in camshaft excellent resistance to wear under Vibration exposure determined.  

Beispiel 2Example 2

Auf die Gleitfläche eines Kipphebels soll eine verschleiß­ feste Schicht aufgebracht werden.Wear on the sliding surface of a rocker arm solid layer can be applied.

Als Beschichtungswerkstoff wurde eine Metallpaste - be­ stehend aus einem Gemisch von 70% Matrixlegierung und 30% Molybdän - verwendet. Die Zusammensetzung der Matrix­ legierung war Cr 20-25%, <6% Fe, <3% B,<4% Si, Rest Ni. Der Anteil des Harzbinders lag bei 2%.A metal paste - consisting of a mixture of 70% matrix alloy and 30% molybdenum - was used as the coating material. The composition of the matrix alloy was Cr 20-25%, <6% Fe, <3% B, <4% Si, balance Ni. The proportion of the resin binder was 2%.

Die Gleitfläche des Kipphebels wurde 1 mm tief ausgefräst, entfettet und in diese Ausfräsung die Paste eingepreßt. Nach dem Aushärten wurde die eingebrachte Schicht mit ei­ nem Laserstrahl - mit den Parametern gemäß Beispiel 1 - eingeschmolzen.The sliding surface of the rocker arm was milled 1 mm deep, degreased and the paste pressed into this milled area. After curing, the introduced layer was melted down with a laser beam - with the parameters according to Example 1.

Beim Einsatz der Teile wurde eine doppelte Standzeit gegen­ über nicht beschichteten Vergleichsteilen festgestellt.When using the parts, a double service life was counteracted determined over non-coated comparison parts.

Claims (23)

1. Verfahren zum Herstellen von Gleitflächen auf Teilen von Fahrzeugmotoren, die einer schwingungsüberlagerten Metall/ Metall-Reibung ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Teil eine Schicht aus einer Hartlegierung mit Elementen der Gruppe 8, Periode 4, des Periodensystems mit einer Schichtdicke von 0,1-3,0 mm aufgetragen und an­ schließend mit einem Hochenergiestrahl eingeschmolzen wird.1. A method for producing sliding surfaces on parts of vehicle engines that are exposed to a vibration-superimposed metal / metal friction, characterized in that on the part a layer of a hard alloy with elements of group 8, period 4, the periodic table with a layer thickness of 0.1-3.0 mm and then melted down with a high-energy beam. 2. Verfahren zum Herstellen von Gleitflächen auf Teilen von Fahrzeugmotoren, die einer schwingungsüberlagerten Metall/ Metall-Reibung ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Teil eine Schicht aus wenigstens einem Refraktorme­ tall der Gruppe 6 des Periodensystems mit einer Schicht­ dicke von 0,1-3,0 mm aufgetragen und anschließend mit einem Hochenergiestrahl geschmolzen wird.2. Method of making sliding surfaces on parts of Vehicle engines that have a vibration-superimposed metal / Metal friction are exposed, characterized in that on the part a layer of at least one refractor arm tall of group 6 of the periodic table with one layer thickness of 0.1-3.0 mm applied and then with is melted by a high energy beam. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schichtdicke über 0,2 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 mm.3. The method according to claim 1 or 2, characterized by a Layer thickness over 0.2 mm, preferably between 0.5 and 2.0 mm. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Zugabe von Hartstoffen oder Hartmetall-Vorstoffen zur Schicht.4. The method according to claim 1 or 2, characterized by the Add hard materials or hard metal raw materials to the layer. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schicht eingelagerten Hartstoffe Karbide, Boride, Silicide und/oder Nitride sind. 5. The method according to claim 4, characterized in that the carbides, borides, Silicides and / or nitrides are.   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schicht eingelagerten Hartstoffe Wolframkarbide oder Wolframschmelzkarbide sind.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the tungsten carbide or hard materials embedded in the layer Tungsten carbide are. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Hartlegierung auf Ni-Basis aufgetragen wird.7. The method according to claim 1 or 4, characterized in that that as a layer material, a hard alloy based on Ni is applied. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Hartlegierung auf Co-Basis aufgetragen wird.8. The method according to claim 1 or 4, characterized in that that as a layer material, a hard alloy based on Co is applied. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Hartlegierung auf Fe-Basis aufgetragen wird.9. The method according to claim 1 or 4, characterized in that that as a layer material a hard alloy based on Fe is applied. 10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Hartlegierung auf Mo-Basis aufgetragen wird.10. The method according to claim 2 or 4, characterized in that as a layer material, a hard alloy based on Mo. is applied. 11. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Hartlegierung auf NiMoFe- Basis aufgebracht wird.11. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a hard alloy on NiMoFe- Base is applied. 12. Verfahren nach Anspruch 5 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtwerkstoff Zusätze von weniger als 5% B und weniger als 5% Si enthält.12. The method according to claim 5 and 11, characterized in that the layer material additives of less than 5% B and contains less than 5% Si. 13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine Le­ gierung auf NiCrBSi-Basis aufgetragen wird.13. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that a Le NiCrBSi-based alloy is applied. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schichtwerkstoff Molybdän zugesetzt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that molybdenum is added to the layer material.   15. Verfahren nach Anspruch 6 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schichtwerkstoff Wolframschmelzkarbid oder ge­ sintertes Wolframkarbid zugesetzt wird.15. The method according to claim 6 and 13, characterized in that the layer material tungsten carbide or ge sintered tungsten carbide is added. 16. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtwerkstoff eine amorphe NiMo-Basislegierung aufgetragen wird.16. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as an amorphous NiMo base alloy is applied. 17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Schicht mit einer ein Metallpulver und einem Binder enthaltenden Paste erfolgt.17. The method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the application of the layer with a paste containing a metal powder and a binder he follows. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Binder ein Harz eingesetzt wird, bei dem der verbleiben­ de Feststoffanteil unter 10% liegt.18. The method according to claim 17, characterized in that a resin is used as a binder, with which they remain de solids content is below 10%. 19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver in eine Aus­ sparung des Teiles eingeschüttet und nachträglich gepreßt wird.19. The method according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that the metal powder in an off Saving of the part poured in and subsequently pressed becomes. 20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf dem Wege des thermischen Spritzens aufgebracht wird.20. The method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the layer by way of thermal spraying is applied. 21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Schicht mit einem Laserstrahl geschmolzen wird.21. The method according to at least one of claims 1 to 20, because characterized in that the applied layer with a Laser beam is melted. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht während des Einschmelzens mit dem Laserstrahl durch ein gasförmiges Medium rasch abgekühlt wird. 22. The method according to claim 21, characterized in that the Layer during melting with the laser beam a gaseous medium is rapidly cooled.   23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch das Zuführen des Metallpulvers in den Laserstrahl hergestellt wird.23. The method according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that the layer by feeding of the metal powder is produced in the laser beam.
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